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RADIOSTRAHLUNGSAUSBRUCH
Mehrfacher Ausbruch von einer Quelle
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
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3. März 2016

Was genau steckt hinter den mysteriösen kurzzeitigen Ausbrüchen im Radiobereich? Erst in der letzten Woche berichteten Astronomen über Hinweise dafür, dass es sich um einmalige Ereignisse handelt, bei denen die Quelle des Ausbruchs zerstört wird. Jetzt entdeckten sie erstmals einen sich wiederholenden Burst. Gibt es also mindestens zwei Arten dieser Ausbrüche?

FRB

Das 305-Meter-Arecibo-Radioteleskop und seine Instrumentenplattform in 140 Metern Höhe über dem Spiegel, fotografiert in einer sternklaren Nacht. Aus großer Entfernung im Universum bewegt sich eine Sequenz von Radioblitzen von jeweils nur wenigen Millisekunden Dauer in Richtung des Teleskopspiegels, wird dort reflektiert und vom Empfänger aufgenommen (Montage). Bild: Danielle Futselaar    [Großansicht]

Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von Astronomen aus dem Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie hat die erste Quelle von wiederholten Radiostrahlungsausbrüchen außerhalb der Milchstraße entdeckt. Diese Kurzzeit-Strahlungsausbrüche im Radiobereich dauern jeweils nur einige Millisekunden und ihr rätselhaftes Verhalten beschäftigt die Forscher bereits seit der Erstentdeckung vor fast zehn Jahren. Die aktuellen Resultate lassen darauf schließen, dass die beobachteten Ausbrüche von einem extrem leuchtkräftiges Objekt stammen, das gelegentlich auch Mehrfachausbrüche innerhalb eines Zeitraums von weniger als einer Minute produziert.

 "Wir haben niemals zuvor gesehen, dass sich ein Radiostrahlungsausbruch in der gleichen Quelle wiederholt hat", beschreibt Laura Spitler vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn die Bedeutung der Entdeckung. "Um sicherzugehen, haben wir eine bereits vorher entdeckte Radioburst-Quelle über Monate hinweg systematisch überwacht." Die Beobachtungen der Kurzzeit-Radiostrahlungsausbrüche ("Fast Radio Bursts" oder FRBs) wurden mit dem Arecibo-Radioteleskop in Puerto Rico durchgeführt, dem zur Zeit weltweit größten Einzelteleskop mit einem Spiegeldurchmesser von 305 Metern.

Bis jetzt gehen die meisten Theorien zum Ursprung dieser rätselhaften Strahlungsausbrüche davon aus, dass es sich dabei um verheerende Ereignisse handelt, bei denen die Quelle selbst zerstört wird. Das könnte zum Beispiel eine Supernova-Explosion sein, oder auch der Kollaps eines Neutronensterns in ein Schwarzes Loch.

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Das hat sich seit November 2015 grundliegend verändert, als nämlich Paul Scholz, ein Doktorand an der kanadischen McGill University, die Ergebnisse einer systematischen Überwachung durchging und dabei auf zehn weitere Strahlungsausbrüche stieß. "Die wiederholt auftretenden Signale waren eine Überraschung – und sehr aufregend!", so Scholz. "Mir war sofort klar, dass diese Entdeckung für die weitere Untersuchung der Strahlungsausbrüche extrem wichtig sein würde."

Die Beobachtung lässt darauf schließen, dass die Ausbrüche auf ein sehr exotisches Objekt zurückzuführen sind, wie zum Beispiel einen schnell rotierenden Neutronenstern mit bisher nicht gekannter Energie, die die Aussendung von extrem intensiven Strahlungspulsen ermöglicht. Es ist durchaus möglich, dass dieses Ergebnis die erstmalige Entdeckung einer neuen Unterklasse in der Population kosmischer Kurzzeit-Radiostrahlungsausbrüche darstellt.

"Es ist nicht nur so, dass die Strahlungsausbrüche sich bei dieser Quelle wiederholen, auch Helligkeit und Spektralverhalten unterscheiden sich deutlich von anderen FRBs", stellt Laura Spitler fest. Ein zusätzliches Argument für die Existenz von mehreren Klassen von FRBs kommt von einer Untersuchung, die in Kürze in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wird.

Sie berichtet über die erstmalige Entdeckung von Strahlungsausbrüchen mit zwei direkt aufeinanderfolgenden Maxima, die mit dem australischen Parkes-Radioteleskop entdeckt wurden. "Die Aussendung von zwei Pulsen hintereinander mit nur wenigen Millisekunden Abstand können wir am ehesten mit Strahlungsausbrüchen auf der Oberfläche eines Neutronensterns erklären", so David Champion vom MPIfR.

Interessanterweise steht die wahrscheinlichste Erklärung des neuen Arecibo-Ergebnisses – dass nämlich der wiederholte Strahlungsausbruch von selben Ursprungsobjekt auf einen jungen Neutronenstern von außerhalb der Milchstraße schließen lässt – scheinbar im Widerspruch mit dem Ergebnis einer weiteren Untersuchung, die erst letzte Woche veröffentlicht wurde (astronews.com berichtete). Darin wird vorgeschlagen, dass sich FRBs auf zerstörerische Einzelereignisse zurückführen lassen, wie zum Beispiel Kurzzeit-Gammastrahlungsausbrüche, die die Quelle selbst zerstören und keine Wiederholung zulassen.

Beide Resultate zusammengenommen liefern ein starkes Argument dafür, dass es zumindest zwei unterschiedliche Arten von FRBs gibt. In Zukunft hoffen die Wissenschaftler darauf, durch Beobachtungen in anderen Wellenlängenbereichen noch mehr über diese Strahlungsausbrüche erfahren zu können. "Wir sind dabei, unsere Radiobeobachtungen mit den entsprechenden Beobachtungen von optischen und Röntgenteleskopen zu vergleichen", beschreibt Jason Hessels von der Universität Amsterdam und dem niederländischen ASTRON. "Es ist eine sehr aufregende Zeit für die Untersuchung von FRBs. Man kann mit beinahe jeder Quelle etwas Neues lernen."

Über ihre Beobachtungen des sich wiederholenden FRBs berichteten die Astronomen in dieser Woche in der Zeitschrift Nature.

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siehe auch
Radiostrahlungsausbruch: Burst hilft bei Suche nach fehlender Materie - 26. Februar 2016
Radioastronomie: Geheimnisvolle Radioblitze am Himmel - 7. Juli 2013
Kosmische Strahlung: Rätselhaften Radioblitzen auf der Spur - 19. Mai 2005
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
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